[发明专利]一种激光武器射击距离和射击窗口的确定方法

说明书

本发明提供了一种激光武器射击距离和射击窗口的确定方法，通过确定激光武器烧蚀目标靶所需入射激光功率密度q_inc，目标靶表面上的光径r_s，激光束照射在目标靶上的总功率P，根据激光束照射在目标表面的功率密度得到激光武器射击距离和射击窗口的计算方法。本发明方法利用激光烧蚀强度，确定了烧蚀一定厚度的物质与功率密度之间的关系，为激光器在实际运用中提供准确的数据支撑。

技术领域

本发明属于武器系统效能分析技术领域，具体涉及一种激光武器射击距离和射击窗口的确定方法。

背景技术

目前，激光器被国内外广泛研究，但这些研究大多数都着眼于激光器本身或者材料在激光照射下产生的物理化学变化。近年来，在激光技术方面，樊红英等通过所示设计的测量装置，根据波像差分解理论及波前变换关系，获得了高能激光材料热效应参量，并评估了该装置的测量不确定度；2017年国防科技大学利用自主研发的国产光纤，实现了高功率的激光输出，对于我国高功率光纤激光器技术的发展产生了重大意义；Deying Chen等研究了一种具有10KHz重复率的高能突发型染料激光器；Lijie Geng等研究了优化的L型腔的高能气体太赫兹激光器的性能提升；路晓川等设计并研制了射频激励矩形波导CO₂激光器，研究了影响激光输出性能的最主要因素。在强激光运用方面，王晓宾等通过对强激光的大气传输效应研究，提出了舰载激光武器如何减小大气传输影响的应对措施；张东来、王军等分别研究了高能激光武器对巡航导弹的毁伤效应和毁伤效能；栾胜利、王佩等分别进行了舰载和机载激光武器的建模与仿真分析研究；高光波等进行了机载激光武器热管理系统研究，提出了相变储热技术在热管理系统中的发展趋势。但是，这些研究较少着眼于激光器系统与目标作用的关系。

对于激光器而言，激光在辐射目标时，其巨大能量被结构材料表层吸收并转换成目标材料的内部热能，该热能(量)通过热传导在材料内部扩散形成温度场，该温度场又导致目标热物理性能和力学性能变化。

假定激光束垂直入射靶板表面，受照物体位于z≥0的半空间，靶板表面对激光的反射率为R(x,y,T)，吸收系数为α(x,y,T)，入射功率密度在表面z＝0处为q_inc(x,y,t)，那么靶板内部的温度场T由下面的热传导方程描述

式中，ρ为目标密度，c为比热容，T为温度，t为时间，k为材料导热率，▽为梯度算子，R为反射率，α为材料吸收系数，q_inc为目标正表面上的入射激光功率密度，z为与激光入射方向一致的目标深度坐标，Q为其他热源，且所有材料参数都是温度的函数。

对于目标的结构和材料确定时，目标密度ρ，比热容c，材料导热率k，反射率R，材料吸收系数α均已确定，在不考虑其他热源Q时，温度T由照射时间t，目标正表面上的入射激光功率密度q_inc，以及与激光入射方向一致的目标深度坐标z确定，即T＝f(q_inc,t,z)。

对于某种确定的材料，当表面温度达到某一临界值T₀时，材料将会发生气化等物理现象，导致材料被烧蚀。因此，对于给定厚度d的材料和给定的照射时间t，目标被激光烧穿所需的入射激光功率密度q_inc也是确定的。对此，可以寻找激光照射目标导致材料烧蚀的各种因素之间的关系，给定一个类似RCS的只与目标特性本身有关的物理量。

发明内容

本发明的目的在于提供一种激光武器射击距离和射击窗口的计算方法。

本发明的技术目的具体通过以下技术方案实现：

一种激光武器射击距离和射击窗口的确定方法，包括以下步骤：

1)根据激光武器照射时间t，目标厚度d和激光烧蚀强度γ，计算激光武器烧蚀目标靶所需入射激光功率密度q_inc＝γ·d/t；